Oljud från choppade stegmotorer?

[AndersG]

Det är samma 1,6V 20A unipolära motorer som senast

Choppar med 20kHz och efter att jag etsat ett ordentligt kort med jordplan så håller den 20k och inte f/2, f/3 etc vilket är ett vanligt problem med breadboardade lösnngar.

Dock låter motorn. Verkar vara beroende av strömmen så att kör jag 5A så piper det mindre, 10A mera etc. Nu har jag inget att jämföra med, men hur tysta är era motorer?

Som jämförelse har jag ett schema på Beavers egen chopperdriver från 1969 sådär som har chopperfrekvens om 2kHz!

[H.O]

Jag konstruerade ett drivsteg runt L297/L298 för många år sedan och med den så tutade motererna med rätt hög frekvens men inte speciellt högt, trots att det ska vara en constant frequency chopper. Antagligen beror det, i mitt fall i alla fall, på icke optimal PCB layout.... Mina Gecko G210'or är knäpp-tysta - inte ett ljud vare sig frpn drivsteg eller motorer.

Klockar du choppern för båda bryggorna från samma oscillator och har du någon filtrering på sense-signalen eller blanking på komparator-utgången?

EDIT: Har du inte redan sett den här pdf'en från ST, så tittat på den. Speciellt avsnittet om Chopper Stability and Audio Noise på sidan 7.

[AndersG]

Jo, jag har läst PDFen flera gånger, hade även problemen de beskriver då jag breadboardade, men jag var så säker på att inte... Men visst svänger den på halva. Över en viss ström blir transienterna för starka. Har en RC-länk på 4k7/1n på båda sense-ingångarna.

Vad menar du med "blanking på komparator-utgången"?

Det är ingen brygga, motorn är unipolär.

Edit:
Flyttade två kondingar och det blev bättre, men motorn låter litet även då frekvensen är högre. Har en tajmer som halverar strömmen efter att den stått stilla 10s och i det läget (fn 5A) så choppar den OK, på 10A choppar den på halva.

[H.O]

Unipolär - just det, sorry!
Jag vet att du postat schemat någon stans men just nu hittar jag inte det så jag gissar lite. Antar att du har en vippa som sätts av oscillatorn och som driver transistorerna. Sen har du en komparator vars ena ingång är VRef och den andra är spänningen över strömshunten. Komparatorns utgång resettar tidigare nämnd vippa. Jag har sett att man ibland "blankar" utgången från komparatorn under en kort tid precis i början av switchcykeln, så att dess utgång inte KAN resetta vippan, jag har för mig att dom nämner det i pdf'en också.

Jag hittade det här forum-meddelande från Mr Gecko (Mariss Freimanis) i mitt "arkiv":

Current limiting is critical. I limit current within the switching cycle period. At the start of each switching cycle the appropriate bridge MOSFETs are turned on. The current limit sensing comparators are blanked for 3.2uS to allow ringing effects to die away. As current builds during the 50uS cycle (load and V/L) and reaches the set threshold, the drive shuts off all 4 MOSFETs for the remainer of the switching period. The response time is <2uS. A second set of comparators are set at 22A (10% above rated limit current). The drive shuts off all MOSFETs and sets the FAULT latch if that threshold is exceeded.

Mariss

Detta verkar iofs gälla hans servo-drive, men principen är den samma. I ett annat meddelande som rör hans stegmotor-drive nämner han dock 5uS som blanking-tid. Kan vara värt ett försök om du inte redan har det implementerat.

[AndersG]

Schemat är här:
http://www.dalton.ax/stepper2.pdf

Jag eller rättare sagt L297 gör som du säger, men det händer internt, dvs (http://www-users.rwth-aachen.de/Thorste ... oblems.pdf), se fig 12. Men om ringningen håller på längre än klockan är låg så maskas ej denna.

Problemet förvarras av att jag använder mosfettens egen backdiod så kickbacken går alltid genom Rs. Nu har jag 2x0,01ohm/4w där och får då 200mV. Undrar om det skulle hjälpa ifall jag ökade på dessa motstånd för att få en högre Vref? Det borde ju bli mindre störningskänsligt då?

Se även:
http://www.stmicroelectronics.com/stonl ... n/1679.pdf

Där finns ett stycke:

An important characteristics of this circuit implementation
is that, during the reset time, the flip-flops are
kept reset. The reset time can be selected by selecting
the impedance of the R/C network or pin 16. In
this way, the current spike and noise across the sensesense
resistors that may occur during switching will not
cause a premature setting of the flip-flop. Thus the
recovery current spike of the protection diodes can
be ignored and a filter in the sense line is avoided.

Skulle vara kul ifall de utvecklade detta? Nu består vågformen av korta, negativa pulser. Menar de att man kan labba med olika R/C (med hålla förhållande för frekvens samma) för att öka(minska resettiden?

Alternativt kan jag ju klocka den från en extern klocka och där reglera tiden som latchen är låst.

Jag har en period om 52us och då är pulserna ca 3us

[H.O]

Hmm, har du tittat på spänningen på Vref ingången och sett hur länge ringningen varar? Det ser ju även som att man inte ska ha något RC-filter på sense-signalen (enligt fig.12).

Som du säger så verkar det som att man med förhållandet mellan R och C i oscillatorn kan styra inte bara frekvensen utan även blanking-tiden, intressant och inget jag reflekterat över förut trots att jag läst databladet för L297 mer än ett par gånger....testa! Jag tror du har lösningen där!

[AndersG]

Åtminstone delar av lösningen.. Jo, jag ser att ST säger att RC-länken inte behövs, men samtliga andra lösningar jag sett har den med. Har experimenterat litet med olika värden på tajmingen. STs exempel visar 22k/3,3n, det jag testat är:

R C Period Puls
22k 3,2n 50us 3,5us
11k 5,2n 52us 7,5us

Dessutom satte jag en liten ferritbead på en tråd som går till var sense-ingång. Seriemotståndet är 4k7 och kondingen nu 470p och kondingarna är flyttade så de sitter direkt på IC-benen.

Detta gjorde en viss skillnad. Den är knäpptyst i "ena läget" med har vissa svaga tendenser att gå ned på 10k då och då på andra. Skall förstätta på den inslagna banan och se. Nackdelen med att öka på pulsen är att strömmen stiga högre under denna tid så det exakta värdet beror på motorernas induktans.

Ringningen är annars enorm på sense-ingångarna. Skall testa öka Rs och se om en högre spänning över dessa kan maska en del. Då fettarna bryter så skapar kickbacken en puls på 120V över fettarna, 120V eftersom den clampas av fettarnas backdioder. Det är där mitt problem #2 ligger, att inte överhetta dessa.

Edit:
Klockan (överst) och spänningen över Rs (nere) då den har hoppat till halva frekvensen:


Och normalt:

[AndersG]

OK. En liten uppdatering.

Det var mycket svårt att reglera pulskvoten i den inbyggda RC-oscillatorn, så jag klockar nu från en extern 555-oscillator där jag kan ställa ton/toff separat. Kör 20KHz chopp och ca 15us blanking time, dvs de som de talar om i en av STs appnötter (external oscillator with a 30% duty-cycle). Tänkte klocka alla tre från samma för att minimera risken för interferensljud.

Dessutom ökade jag på Rs något och justerade Vref i motsvarande grad. Satte ihop ett litet G-kodsprogram som stegar igenom alla 8 steg med paus emellan så att man kan lyssna.

[PeterH]

Och hur blev resultatet? Några bilder på din labbruska...

[AndersG]

OK. OK.


Stora lådan nere på golvet är en 24V 25A batteriladdare som numera är CNC-nätdel, ställbar mellan 20 och 50V. Styrkortet ligger ovanpå, men skall in i låddan. Fluken mäter över en strömshunt inuti. Frekvensräknaren visar chopfrekvensen från klockan på den orange labplattan.




Kortet. Skall etsa ett nytt så att alla komponenter får plats Breakoutkortet ligger bredvid.

Edit:


Klockan (nere) och spänningen över Rs, skala 500mV/div

[AndersG]

Har nu provkört X-axeln på fräsen, se:
http://www.dalton.ax/stepper/
(längst nere på sidan)